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专题15.2　固体、液体和气体
物理观念：晶体、饱和汽、未饱和汽、相对湿度、液晶。
1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质.
2.了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因.
3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释.
4.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图象问题.
科学态度：能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。
【知识点一】固体和液体性质的理解
1． 晶体和非晶体
分类 比较项目 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 规则 不规则 不规则
金属
熔点 确定 确定 不确定
物质性质 各向异性 各向同性 各向同性
原子排列 有规则 每个晶粒的排列无规则 无规则
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 玻璃、橡胶
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
2． 晶体的微观结构
(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点：
现象 原因
晶体有规则的外形 由于内部微粒有规则的排列
晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同
晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵
3．对晶体与非晶体的进一步说明
(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体，晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
(2)晶体中的多晶体具有各向同性，晶体中的单晶体具有各向异性，但单晶体并不一定在各种物理性质上都表现出各向异性。
4． 液体的表面张力
(1)概念
液体表面各部分间互相吸引的力。
(2)作用
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
(3)方向
表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
(4)大小
液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
(5)原因
液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。
5． 液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。液晶分子和固态分子排列不相同，又不可以像液体一样任意流动，所以和液态分子排列不相同，
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化.
(5)通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。
6． 对液体性质的两点说明
(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力的根本原因。
(2)液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关。
（2023 道里区校级模拟）显微镜下铝﹣锂﹣锰合金的断裂面如图所示，它是由许多细小的晶粒组成的，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，我们把金属称为多晶体。多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是（　　）
A．一定压强下确定的熔点 B．规则的几何形状
C．显示各向异性 D．显示各向同性
【解答】解：有些固体由许多小的晶粒（单晶体）组成，这些小的单晶体的取向杂乱无章，把它称为多晶体，它没有确定的几何形状，也不显示各向异性，仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特征。由此可判断：
A.多晶体仍保留着一定压强下确定熔点的特征，故A正确；
B.多晶体没有规则的几何形状，故B错误；
C.多晶体不显示各向异性，故C错误；
D.多晶体显示各向同性，但这个性质与单晶体的特征不相同，故D错误。
故选：A。
（2023 南通模拟）石墨烯中碳原子呈单层六边形结构。南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则（　　）
A．新材料属于非晶体
B．新材料没有固定的熔点
C．低温下新材料中碳原子停止运动
D．层间相邻碳原子间作用力表现为引力
【解答】解：AB、新材料由多层石墨烯叠加而成，可知结构规则的新材料为晶体，晶体具有固定的熔点，故A、B错误；
C、由分子动理论可知，一切物质的分子做永不停息的无规则运动，故C错误；
D、由题意可知，石墨烯中层与层间距约为六边形边长的两倍，远大于分子间距离，由分子力的特点可知，层间相邻碳原子间作用力表现为引力，故D正确。
故选：D。
（2023 天津模拟）从生活走向物理是学习物理的重要途径。下列说法正确的是（　　）
A．单晶体熔化过程中温度恒定不变，多晶体熔化过程中温度一直升高
B．荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面分子间距离比液体内部分子间距离小
C．气体很容易被压缩，是因为气体分子之间存在引力
D．水和酒精混合后体积变小了，说明液体分子间存在空隙
【解答】解：A．单晶体和多晶体熔化过程中温度都恒定不变，非晶体熔化过程中温度一直升高，故A错误；
B．水相对于荷叶是不浸润物体，叶面上的小露珠呈球形就是由于液体液体表面分子间距离比液体内部分子间距离大，产生表面张力，使液体表面有收缩的趋势，从而呈现球形，故B错误；
C．气体很容易被压缩，是因为气体分子间距很大，故C错误；
D．水和酒精混合后体积变小了，说明液体分子间存在空隙，故D正确。
故选：D。
（2023 泰州模拟）通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域。如图所示，通电雾化玻璃是将液迪高分子晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明。可以判断一通电雾化玻璃中的液晶（　　）
A．是液态的晶体
B．具有光学性质的各向同性
C．不通电时，入射光在滴品层发生了全反射，导致光线无法通过
D．通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
【解答】解：AB．液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，同时具有液体流动性，晶体光学性质的各向异性，故A，B错误；
CD．不通电的自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反射，光线可以通过，但通过较少，所以像毛玻璃不透明。通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，故C错误，D正确。
故选：D。
（2023 镇海区校级模拟）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉。形成这种现象的原因，下列说法正确的是（　　）
A．在空间站水滴不受重力
B．水和手发生浸润现象
C．水和手发生不浸润现象
D．在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上
【解答】解：A、在空间站水滴仍受重力作用，只是重力用来提供向心力，故A错误；
BC、由题意可知，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，说明液体水在手表面有扩展趋势，水和手发生浸润现象，故B正确，C错误；
D、液体水在手表面有扩展趋势，而不是收缩趋势，故不是因为水的表面张力变大的缘故，故D错误。
故选：B。
【知识点二】会用“两类模型”求解气体压强
1.活塞模型
如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。
对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS。
则气体的压强为p＝p0＋。
图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S。
则气体压强为p＝p0－＝p0－ρ液gh。
2.连通器模型
如图所示，U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有
pB＋ρ液gh2＝pA。
而pA＝p0＋ρ液gh1，
所以气体B的压强为
pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。
（2023 昆明一模）如图所示，两端开口的“U”形玻璃管竖直放置，其右侧水银柱之间封住一段高h＝5cm的空气柱。空气柱下方的水银面与玻璃管左侧水银面的高度差也为h。已知大气压强为75cmHg，空气柱中的气体可视为理想气体，周围环境温度保持不变，玻璃管的导热性良好且玻璃管粗细均匀。下列说法正确的是（　　）
A．右侧玻璃管中空气柱上方的水银柱高度小于5cm
B．封闭空气柱中气体的压强为70cmHg
C．从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银，空气柱的压强一定变大
D．从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银，空气柱的压强一定变大
【解答】解：AB、同一液面压强相等，则封闭气体的压强为：p＝（75cmHg+5cmHg）＝80cmHg，所以右侧玻璃管中空气柱上方的水银柱高度等于5cm，故AB错误；
C、从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银，右侧水银柱的长度增加，水银柱对空气柱产生的压强增大，则空气柱的压强一定变大，故C正确；
D、从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银，右侧水银柱的长度不变，气体做等压变化，即空气柱的压强不变，故D错误。
故选：C。
（2023 宝山区二模）如图所示，一粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h1，水银柱cd的长度为h2，且h2＝h1，a面与c面恰处于同一高度。若在右管开口端取出少量水银，系统重新达到平衡，则（　　）
A．A气体的压强大于外界大气压强
B．B气体的压强变化量大于A气体的压强变化量
C．水银面c上升的高度小于水银面a下降的高度
D．水银面a、b间新的高度差小于右管上段新水银柱的长度
【解答】解：A、取出水银前，A气体压强：pA＝p0+ρgh2﹣ρgh1＝p0，B气体压强：pB＝p0+ρgh2，当在右管开口端取出少量水银时，即h2减小，A、B气体压强均变小，即A气体压强小于外界大气压强，故A错误；
C、由玻意耳定律p1V1＝p2V2，A、B气体体积均变大。假设B气体体积不变，则水银面a下降的高度等于水银面c上升的高度，等于b上升的高度；由于B气体体积同时要变大，故水银面c上升的高度大于水银面a下降的高度，故C错误；
B、假设取出Δh高度的水银，则B气体的压强变化量一定为ΔpB＝ρgΔh，假设A、B气体的体积均不变，则A气体的压强变化量也为ΔpA＝ρgΔh，压强减小后，根据玻意耳定律，体积要变大，故A气压变化量小于ρgΔh，即B气体的压强变化量大于A气体的压强变化量，故B正确；
D、假设右管中剩余的水银高度非常小，即取出水银柱长度接近h2，则水银面a、b间新的高度差大于右管上段新水银柱的长度，故D错误。
故选：B。
（2023 浦东新区二模）如图，气缸放置在水平地面上，用质量为m1、截面积为S的活塞封闭一定质量的气体。活塞上放置一个质量为m2的重物，不计摩擦，重力加速度为g，大气压强为p0，平衡时缸内气体的压强为（　　）
A．p0 B．
C． D．
【解答】解：活塞处于平衡状态，由pS＝p0S+m1g+m2g，解得p＝p0，故D正确，ABC错误；
故选：D。
【知识点三】气体实验定律
气体分子运动的特点
(1)分子很小，间距很大，除碰撞外，分子间的相互作用可以忽略。
(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等。
(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布。
(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。
气体的三个状态参量
(1)压强；(2)体积；(3)温度。
气体实验定律的比较
定律名称 比较项目 玻意耳定律 (等温变化) 查理定律 (等容变化) 盖—吕萨克定 律(等压变化)
数学表达式 p1V1＝p2V2或pV＝C(常数) ＝或＝C(常数) ＝或＝C(常数)
同一气体的两条图线
平衡状态下气体压强的求法
1.液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强.
2.力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强.
3.等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强
气体压强的产生
1.产生的原因
由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.
2.决定因素
(1)宏观上：决定于气体的温度和体积.
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.
理想气体实验定律的微观解释
1．等温变化
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定。在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大。
2．等容变化
一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大。
3．等压变化
一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变。
（2022 金山区二模）玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银封闭一定质量的理想气体。将玻璃管绕底端缓慢转到虚线所示位置，则（　　）
A．根据查理定律可判断气体体积在变大
B．根据查理定律可判断气体体积在变小
C．根据玻意耳定律可判断气体体积在变大
D．根据玻意耳定律可判断气体体积在变小
【解答】解：玻璃管绕底端缓慢转到虚线所示位置时，设玻璃管与水平方向夹的角度为θ，由p＝p0+ρghsinθ 可知，θ变小，知被封气体压强变小；这个过程可以看作等温变化。由玻意耳定律pV＝C可知，气体的压强变小，气体体积变大，故ABD错误，C正确。
故选：C。
（2022 沈阳三模）水枪是同学们喜爱的玩具，某种气压式水枪储水罐如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若储水罐内气体可视为理想气体，在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（　　）
A．从外界吸收热量 B．压强变大
C．分子平均动能变大 D．内能变大
【解答】解：B、在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，根据理想气体得状态方程可知其体积增加时压强减小，故B错误；
AD、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q，气体温度不变则内能不变，气体对外做功、则吸收热量，故A正确，D错误；
C、温度是分子平均动能的标志，温度不变则分子的平均动能不变，故C错误。
故选：A。
（2023 崇明区二模）一汽车启动前四个轮胎的胎压如图甲所示。发现行驶一段时间后胎压如图乙所示，设轮胎容积不变，则乙图所示时刻相比于图甲所示时刻，轮胎内气体的温度变化最小是（　　）
A．左前轮胎内的气体 B．右前轮胎内的气体
C．左后轮胎内的气体 D．右后轮胎内的气体
【解答】解：轮胎容积不变，汽车启动前，各轮胎内气体温度相同，设均为T，对轮胎内气体，由查理定律可得
解得
ΔTT
分别代入数据可得
左前轮胎内的气体温度变化
ΔT1T
右前轮胎内的气体温度变化
ΔT2T
左后轮胎内的气体温度变化
ΔT3T
右后轮胎内的气体压强变化
ΔT4T
则
ΔT3＜ΔT4＜ΔT1＜ΔT2
所以轮胎内气体，温度变化最小的是左后轮胎内的气体。故ABD错误，C正确。
故选：C。
（2022 朝阳区校级二模）如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置。用密闭性良好的活塞封闭一定质量的理想气体。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，重力加速度为g，环境温度T1＝300K。
（1）若将气缸缓慢的倒置过来，封闭气体的体积变为原来的，求活塞的质量m；
（2）若在活塞上放置一小重物，再让周围环境温度缓慢升高到350K，稳定后活塞刚好回到初始位置，求小重物的质量m0。
【解答】解：（1）设倒置前的气体压强为p1，体积为V1；导致后的气体压强为p2，体积为，温度保持不变，则
p1V1＝p2V2
倒置前，对活塞进行受力分析，得：
p0S+mg＝p1S
倒置后，对活塞进行受力分析，得：
p2S+mg＝p0S
联立解得：m
（2）放上重物后，气体的压强为：，体积为V3＝V1
则
解得：m0
答：（1）活塞的质量为；
（2）小重物的质量为。
（2022 河南模拟）如图所示，在圆柱形汽缸中用一定质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气体，在汽缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p0，室温t0＝27℃，稳定后两边水银面的高度差为△h＝1.5cm，此时活塞离容器底部高度为h1＝50cm。已知柱形容器横截面积S＝0.01m2，大气压p0＝75cmHg＝1.0×105Pa，g＝10m/s求：
①活塞的质量；
②现室温降至﹣33℃时活塞离容器底部的高度h2。
【解答】解：①A中气体压强为：pA＝p0+p△h＝75cmHg+1.5cmHg＝1.02×105Pa
对活塞有：pAS＝p0S+mg
解得：m＝2kg。
②由于气体等压变化，U形管两侧水银面的高度差不变△h′＝1.5cm
T1＝273+27K＝300K，体积为：V1＝50S
T2＝273﹣33K＝240K，体积为：V2＝h2S
由盖吕萨克定律得：
代入数据解得：h′＝40cm。
答：①活塞的质量为2kg；
②活塞离容器底部的高度h2为40cm
【知识点四】气体状态变化的图像问题
1.四种图像的比较
类别 特点(其中C为常量) 举例
p－V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
2.分析技巧
利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。
例如：(1)在图甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞T1。
(2)如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2＜V1。
（2023 海口三模）一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C最后到D状态，下列说法正确的是（　　）
A．A→B温度不变，气体体积变大
B．B→C压强不变，气体体积变大
C．C→D压强变小，气体体积变小
D．B状态气体体积最大，C、D状态气体体积最小
【解答】解：A、由题图可知，A→B温度不变，压强变大，根据理想气体状态方程可知，气体体积变小，故A错误；
B、B→C压强不变，气体温度升高，根据理想气体状态方程可知，气体体积变大，故B正确；
C、C→D过程压强变小，温度降低，不变，根据理想气体状态方程可知气体体积不变，故C错误；
D、综上所述，B状态气体体积最小，C、D状态气体体积最大，故D错误。
故选：B。
（2023 南京二模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环过程。下列说法正确的是（　　）
A．A→B→C过程中，气体压强先增加后不变
B．C→D→A过程中，单位体积内分子数先不变后增加
C．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功
D．整个循环过程中，气体对外界放热，内能不变
【解答】解：A、理想气体由A→B为等温膨胀过程，由玻意耳定律可知，气体压强减小。B→C为等容升温过程，由查理定律可知，气体的压强增大。可得A→B→C过程中，气体压强先减小后增大，故A错误；
B、理想气体由C→D→A的过程中，气体的体积先减小后不变，所以单位体积内分子数先增加后不变，故B错误；
C、理想气体由A→B为等温膨胀，压强减小过程；B→C为等容升温过程，压强增大过程；C→D为等压压缩，温度降低过程；D→A为等容降温，压强减小过程。整个循环过程定性的p﹣V图像如下图所示：
根据p﹣V图像与体积轴围成的面积表示做功多少，可知A→B过程中气体对外界做的功小于C→D过程中外界对气体做的功，B→C和D→A的过程气体与外界没有相互做功，故整个循环过程中，气体对外界做的功小于外界对气体做的功，故C错误；
D、对整个循环过程，由热力学第一定律，由上面的分析可知外界对气体做的功大于气体对外界做的功，即W＞0，气体的温度最终回到了初始状态，内能变化量为零，内能不变，即ΔU＝0，可知整个循环过程Q＜0，气体对外界放热，故D正确。
故选：D。
（2023 黄山模拟）如图甲所示，斜面上气缸和活塞内封闭了一定质量的理想气体，一根平行于斜面的轻绳一端连接活塞，另一端固定，系统处于平衡状态。开始气体摄氏温度为t，通过气缸内电热丝缓慢升高气体温度，升温过程封闭气体的V﹣t图像如图乙所示，已知斜面倾角为30°，重力加速度为g，大气压强为P0，气缸和活塞均绝热且不漏气，气缸（含电热丝）质量为M、活塞面积为S、质量为m，所有接触面均光滑。则（　　）
A．封闭气体压强恒为
B．在此过程中，封闭气体增加的内能等于吸收热量
C．封闭气体的体积为2V时，其摄氏温度为2t
D．剪断轻绳瞬间，气缸的加速度大小为
【解答】解：A．缓慢加热，则气缸处于动态平衡状态，故有
pS+Mgsin30°＝p0S
得
故A正确；
B．根据热力学第一定律可知ΔU＝W+Q
体积增大过程W＜0，ΔU＞0，
因此封闭气体增加的内能小于吸收的热量，故B错误；
C．根据盖—吕萨克定理可知
温度为热力学温标时成正比，此题为摄氏温标，不成正比，故C错误；
D．剪断轻绳瞬间，活塞和气缸位置不变，因此缸内气体压强不变，故气缸的受力不变、合力为零，加速度大小为零。故D错误。
故选：A。
（2023 宣化区模拟）一定质量的理想气体经历了如图所示的a→b→c→a循环，已知该气体在状态a时温度为T0＝300K、压强为p0＝1.0×105Pa、体积为V0＝1.0L，在状态b时温度为T0、体积为2V0，在状态c时体积为2V0，由状态b到状态c气体吸收的热量为Q＝100J，ca图线的延长线过坐标原点下列说法正确的是（　　）
A．气体由状态c到a发生的是等压变化
B．气体在状态c的温度是500K
C．由状态c到状态a气体对外界做正功
D．由状态c到状态a气体放出的热量为200J
【解答】解：A、根据ca为过原点的一条直线可知，气体由c到a做等压变化，故A正确；
B、根据，代入数据解得Tc＝600K，故B错误；
C、由c到a过程气体体积减小，外界对气体做正功，气体对外界做负功，故C错误；
D、由状态b到状态c气体吸收的热量为Q＝100J，即气体由c到a放出的热量为Q＝100J，故D错误；
故选：A。
（2023 浙江模拟）如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则（　　）
A．状态a的内能大于状态b
B．状态a的温度高于状态c
C．a→c过程中气体吸收热量
D．若沿abca过程变化则外界对气体做负功
【解答】解：A、a→b是等温过程，气体温度不变，则气体的内能不变，故A错误；
BC、由图示图象可知，状态b、c的体积相同，根据一定质量理想气体的状态方程C，可知c的温度高于b、a的温度，且c的内能大于b和a的内能，从a到c气体体积增大，气体对外界做功，W＜0，该过程内能增大，ΔU＞0，由热力学第一定律可知：ΔU＝W+Q，可知Q＞0，所以，a→c过程中气体吸收热量，故B错误，C正确；
D、根据p﹣V图线与横轴围成图形的面积等于气体做的功，可知若沿abca过程变化，则外界对气体做正功，故D错误。
故选：C。
（2023 北京）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（　　）
A．分子的平均动能更小
B．单位体积内分子的个数更少
C．所有分子的运动速率都更小
D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【解答】解：AC、夜晚温度降低，则分子的平均动能更小，气体分子平均速率减小，但不是所有分子速率都在减小，故A正确，C错误；
B、根据查理定律可知轮胎内的气体体积减小，则单位体积内分子的个数更多，故B错误；
D、车胎内气体温度降低，气体分子剧烈程度降低，压强减小，故分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力变小，故D错误；
故选：A。
（2023 江苏）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（　　）
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
【解答】解：A、根据一定质量的理想气体状态方程pV＝CT可知，从状态A到状态B的过程中，气体的体积保持不变，则气体分子的数密度不变，故A错误；
B、根据图像可知，从状态A到状态B的过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，故B正确；
CD、根据上述分析可知，从状态A到状态B的过程中气体的体积不变，而气体分子的平均动能增大，则单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力增大，且单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增加，故CD错误；
故选：B。
（2023 上海）一定质量的理想气体，经历如图过程，其中ab、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d四点温度大小比较正确的是（　　）
A．Ta＞Tb B．Tb＞Tc C．Tc＞Td D．Td＞Ta
【解答】解：p﹣V图象中，双曲线代表等温线，则ab温度相等，cd温度相等；
由a到d，气体体积不变，根据，可知a的温度大于d的温度；
由b到c，气体体积不变，根据，可知b的温度大于c的温度；
故ACD错误，B正确；
故选：B。
（多选）（2023 新课标）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　）
A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等
C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强相等
【解答】解：A、当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据一定质量的理想气体状态方程pV＝CT可知，f中的气体的压强增大，则会向右推动活塞，而h中的气体体积减小，外界对气体做正功，因为活塞和气缸绝热，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，h中的气体内能增加，故A正确；
B、初始状态下，三部分气体的状态参量完全相同，当系统再次稳定时，对左侧活塞分析可得：
pfS＝F+pgS
因为f中的气体温度升高，则f中的气体压强增大，则弹簧对左边活塞的弹力水平向左，由此可知弹簧处于压缩状态。
分别对f和g中的气体，根据一定质量的理想气体状态方程可得：
其中，Vf＞Vg
联立解得：Tf＞Tg，故B错误；
CD、根据题意可知，两个活塞和弹簧组成的整体会向右移动一段距离，因此最终f中的气体体积增大，h中的体积减小，压强增大，将两绝热活塞和弹簧当成整体，可知再次稳定时f和h中的压强再次相等，对h中的气体，根据一定质量的理想气体状态方程可得：
联立解得：Tf＞Th，故C错误，D正确；
故选：AD。
（多选）（2023 乙卷）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　）
A．等温增压后再等温膨胀 B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀 D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
【解答】解：A、等温增压后再等温膨胀，气体温度不变，内能不变，即初始状态的内能一定等于末状态的内能，故A正确；
B、等压膨胀过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度升高，则气体内能增大，等温压缩过程，温度不变，气体内能不变，则气体初始状态的内能一定小于末状态的内能，故B错误；
C、等容减压过程，由查理定律得，气体温度降低，则气体内能减小，等压膨胀过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度升高，则气体内能增大，气体内能先减小后增大，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故C正确；
D、等容增压过程，由查理定律得，气体温度升高，则气体内能增大，等压压缩过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度降低，则气体内能减小，气体内能先增大后减小，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故D正确；
E、等容增压过程，由查理定律得，气体温度升高，则气体内能增大，等温膨胀过程，温度不变，气体内能不变，则气体初始状态的内能一定小于末状态的内能，故E错误。
故选：ACD。
（多选）（2023 甲卷）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是（　　）
A．气体的体积不变，温度升高
B．气体的体积减小，温度降低
C．气体的体积减小，温度升高
D．气体的体积增大，温度不变
E．气体的体积增大，温度降低
【解答】解：根据热力学第一定律得：ΔU＝Q+W
A、气体的体积不变，外界对气体做功W为零，温度升高，气体的内能增大，内能的变化量ΔU为正值，由热力学第一定律得，Q为正值，气体从外界吸热，故A正确；
B、气体的体积减小，外界对气体做功，W为正值，温度降低，气体的内能减小，内能的变化量ΔU为负值，由热力学第一定律得，Q为负值，气体向外界放热，故B正确；
C、气体的体积减小，外界对气体做功，W为正值，温度升高，气体的内能增大，内能的变化量ΔU为正值，由热力学第一定律得，Q可能为零，即气体可能与外界没有热交换，故C错误；
D、气体的体积增大，气体对外界做功，W为负值，温度不变，气体的内能不变，内能的变化量ΔU为0，由热力学第一定律得，Q为正值，气体从外界吸热，故D正确；
E、气体的体积增大，气体对外界做功，W为负值，温度降低，气体的内能减小，内能的变化量ΔU为负值，由热力学第一定律得，Q可能为零，即气体可能与外界没有热交换，故E错误；
故选：ABD。
（多选）（2020 江苏）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（　　）
A．没有固定的熔点
B．天然具有规则的几何形状
C．沿不同方向的导热性能相同
D．分子在空间上周期性排列
【解答】解：A、玻璃是一种非晶体，没有固定的熔点，故A正确。
B、玻璃是一种非晶体，没有天然的规则的几何形状，故B错误。
C、玻璃是一种非晶体，在物理性质上表现为各向同性，故沿不同方向的导热性能相同，故C正确。
D、只有组成晶体的物质微粒才有规则地、周期性地在空间排列；玻璃是一种非晶体，其分子在空间上并不呈周期性排列，故D错误。
故选：AC。
（2023 海南）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27℃时，压强p＝1.050×105Pa。
（1）t′＝37℃时，气压是多大？
（2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？
【解答】解：（1）瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为
T＝（27+273）K＝300K，T'＝（37+273）K＝310K
温度变化过程中体积不变，故由查理定律有
解得：p′＝1.085×105Pa
（2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有
pV＝p'V'
解得：V′≈0.968V
答：（1）t′＝37℃时，气压为1.085×105Pa；
（2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的0.968倍。
（2023 湖北）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为p0，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求
（1）最终汽缸内气体的压强。
（2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
【解答】解：（1）对左右汽缸内密封的气体，初态压强为p1＝p0，体积为
V1＝SH+2SH＝3SH
末态压强为p2，左侧气体高度为
HHH
右侧气体高度为
HH
总体积为
V2＝S HH 2SSH
根据玻意耳定律可得
p1V1＝p2V2
整理解得
p2p0
（2）设添加沙子的质量为m，对右边活塞受力分析可知
mg+p0 2S＝p2 2S
整理解得
m
对左侧活塞受力分析可知
p0S+k H＝p2S
整理解得
k
答：（1）最终汽缸内气体的压强为p0。
（2）弹簧的劲度系数为，添加的沙子质量为。
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专题15.2　固体、液体和气体
物理观念：晶体、饱和汽、未饱和汽、相对湿度、液晶。
1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质.
2.了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因.
3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释.
4.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图象问题.
科学态度：能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。
【知识点一】固体和液体性质的理解
1． 晶体和非晶体
分类 比较项目 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 规则 不规则 不规则
金属
熔点 确定 确定 不确定
物质性质 各向异性 各向同性 各向同性
原子排列 有规则 每个晶粒的排列无规则 无规则
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 玻璃、橡胶
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
2． 晶体的微观结构
(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点：
现象 原因
晶体有规则的外形 由于内部微粒有规则的排列
晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同
晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵
3．对晶体与非晶体的进一步说明
(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体，晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
(2)晶体中的多晶体具有各向同性，晶体中的单晶体具有各向异性，但单晶体并不一定在各种物理性质上都表现出各向异性。
4． 液体的表面张力
(1)概念
液体表面各部分间互相吸引的力。
(2)作用
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
(3)方向
表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
(4)大小
液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
(5)原因
液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。
5． 液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。液晶分子和固态分子排列不相同，又不可以像液体一样任意流动，所以和液态分子排列不相同，
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化.
(5)通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。
6． 对液体性质的两点说明
(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力的根本原因。
(2)液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关。
（2023 道里区校级模拟）显微镜下铝﹣锂﹣锰合金的断裂面如图所示，它是由许多细小的晶粒组成的，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，我们把金属称为多晶体。多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是（　　）
A．一定压强下确定的熔点 B．规则的几何形状
C．显示各向异性 D．显示各向同性
（2023 南通模拟）石墨烯中碳原子呈单层六边形结构。南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则（　　）
A．新材料属于非晶体
B．新材料没有固定的熔点
C．低温下新材料中碳原子停止运动
D．层间相邻碳原子间作用力表现为引力
（2023 天津模拟）从生活走向物理是学习物理的重要途径。下列说法正确的是（　　）
A．单晶体熔化过程中温度恒定不变，多晶体熔化过程中温度一直升高
B．荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面分子间距离比液体内部分子间距离小
C．气体很容易被压缩，是因为气体分子之间存在引力
D．水和酒精混合后体积变小了，说明液体分子间存在空隙
（2023 泰州模拟）通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域。如图所示，通电雾化玻璃是将液迪高分子晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明。可以判断一通电雾化玻璃中的液晶（　　）
A．是液态的晶体
B．具有光学性质的各向同性
C．不通电时，入射光在滴品层发生了全反射，导致光线无法通过
D．通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
（2023 镇海区校级模拟）2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉。形成这种现象的原因，下列说法正确的是（　　）
A．在空间站水滴不受重力
B．水和手发生浸润现象
C．水和手发生不浸润现象
D．在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上
【知识点二】会用“两类模型”求解气体压强
1.活塞模型
如图所示是最常见的封闭气体的两种方式。
对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。图甲中活塞的质量为m，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS。
则气体的压强为p＝p0＋。
图乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱处于平衡状态，所以pS＋mg＝p0S。
则气体压强为p＝p0－＝p0－ρ液gh。
2.连通器模型
如图所示，U形管竖直放置。同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有
pB＋ρ液gh2＝pA。
而pA＝p0＋ρ液gh1，
所以气体B的压强为
pB＝p0＋ρ液g(h1－h2)。
（2023 昆明一模）如图所示，两端开口的“U”形玻璃管竖直放置，其右侧水银柱之间封住一段高h＝5cm的空气柱。空气柱下方的水银面与玻璃管左侧水银面的高度差也为h。已知大气压强为75cmHg，空气柱中的气体可视为理想气体，周围环境温度保持不变，玻璃管的导热性良好且玻璃管粗细均匀。下列说法正确的是（　　）
A．右侧玻璃管中空气柱上方的水银柱高度小于5cm
B．封闭空气柱中气体的压强为70cmHg
C．从玻璃管右侧管口缓慢注入少量水银，空气柱的压强一定变大
D．从玻璃管左侧管口缓慢注入少量水银，空气柱的压强一定变大
（2023 宝山区二模）如图所示，一粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h1，水银柱cd的长度为h2，且h2＝h1，a面与c面恰处于同一高度。若在右管开口端取出少量水银，系统重新达到平衡，则（　　）
A．A气体的压强大于外界大气压强
B．B气体的压强变化量大于A气体的压强变化量
C．水银面c上升的高度小于水银面a下降的高度
D．水银面a、b间新的高度差小于右管上段新水银柱的长度
（2023 浦东新区二模）如图，气缸放置在水平地面上，用质量为m1、截面积为S的活塞封闭一定质量的气体。活塞上放置一个质量为m2的重物，不计摩擦，重力加速度为g，大气压强为p0，平衡时缸内气体的压强为（　　）
A．p0 B．
C． D．
【知识点三】气体实验定律
气体分子运动的特点
(1)分子很小，间距很大，除碰撞外，分子间的相互作用可以忽略。
(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等。
(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布。
(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。
气体的三个状态参量
(1)压强；(2)体积；(3)温度。
气体实验定律的比较
定律名称 比较项目 玻意耳定律 (等温变化) 查理定律 (等容变化) 盖—吕萨克定 律(等压变化)
数学表达式 p1V1＝p2V2或pV＝C(常数) ＝或＝C(常数) ＝或＝C(常数)
同一气体的两条图线
平衡状态下气体压强的求法
1.液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强.
2.力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强.
3.等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强
气体压强的产生
1.产生的原因
由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.
2.决定因素
(1)宏观上：决定于气体的温度和体积.
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.
理想气体实验定律的微观解释
1．等温变化
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定。在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大。
2．等容变化
一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大。
3．等压变化
一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变。
（2022 金山区二模）玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银封闭一定质量的理想气体。将玻璃管绕底端缓慢转到虚线所示位置，则（　　）
A．根据查理定律可判断气体体积在变大
B．根据查理定律可判断气体体积在变小
C．根据玻意耳定律可判断气体体积在变大
D．根据玻意耳定律可判断气体体积在变小
（2022 沈阳三模）水枪是同学们喜爱的玩具，某种气压式水枪储水罐如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若储水罐内气体可视为理想气体，在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（　　）
A．从外界吸收热量 B．压强变大
C．分子平均动能变大 D．内能变大
（2023 崇明区二模）一汽车启动前四个轮胎的胎压如图甲所示。发现行驶一段时间后胎压如图乙所示，设轮胎容积不变，则乙图所示时刻相比于图甲所示时刻，轮胎内气体的温度变化最小是（　　）
A．左前轮胎内的气体 B．右前轮胎内的气体
C．左后轮胎内的气体 D．右后轮胎内的气体
（2022 朝阳区校级二模）如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置。用密闭性良好的活塞封闭一定质量的理想气体。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，重力加速度为g，环境温度T1＝300K。
（1）若将气缸缓慢的倒置过来，封闭气体的体积变为原来的，求活塞的质量m；
（2）若在活塞上放置一小重物，再让周围环境温度缓慢升高到350K，稳定后活塞刚好回到初始位置，求小重物的质量m0。
（2022 河南模拟）如图所示，在圆柱形汽缸中用一定质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气体，在汽缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p0，室温t0＝27℃，稳定后两边水银面的高度差为△h＝1.5cm，此时活塞离容器底部高度为h1＝50cm。已知柱形容器横截面积S＝0.01m2，大气压p0＝75cmHg＝1.0×105Pa，g＝10m/s求：
①活塞的质量；
②现室温降至﹣33℃时活塞离容器底部的高度h2。
【知识点四】气体状态变化的图像问题
1.四种图像的比较
类别 特点(其中C为常量) 举例
p－V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
2.分析技巧
利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。
例如：(1)在图甲中，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞T1。
(2)如图乙所示，A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2＜V1。
（2023 海口三模）一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C最后到D状态，下列说法正确的是（　　）
A．A→B温度不变，气体体积变大
B．B→C压强不变，气体体积变大
C．C→D压强变小，气体体积变小
D．B状态气体体积最大，C、D状态气体体积最小
（2023 南京二模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环过程。下列说法正确的是（　　）
A．A→B→C过程中，气体压强先增加后不变
B．C→D→A过程中，单位体积内分子数先不变后增加
C．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功
D．整个循环过程中，气体对外界放热，内能不变
（2023 黄山模拟）如图甲所示，斜面上气缸和活塞内封闭了一定质量的理想气体，一根平行于斜面的轻绳一端连接活塞，另一端固定，系统处于平衡状态。开始气体摄氏温度为t，通过气缸内电热丝缓慢升高气体温度，升温过程封闭气体的V﹣t图像如图乙所示，已知斜面倾角为30°，重力加速度为g，大气压强为P0，气缸和活塞均绝热且不漏气，气缸（含电热丝）质量为M、活塞面积为S、质量为m，所有接触面均光滑。则（　　）
A．封闭气体压强恒为
B．在此过程中，封闭气体增加的内能等于吸收热量
C．封闭气体的体积为2V时，其摄氏温度为2t
D．剪断轻绳瞬间，气缸的加速度大小为
（2023 宣化区模拟）一定质量的理想气体经历了如图所示的a→b→c→a循环，已知该气体在状态a时温度为T0＝300K、压强为p0＝1.0×105Pa、体积为V0＝1.0L，在状态b时温度为T0、体积为2V0，在状态c时体积为2V0，由状态b到状态c气体吸收的热量为Q＝100J，ca图线的延长线过坐标原点下列说法正确的是（　　）
A．气体由状态c到a发生的是等压变化
B．气体在状态c的温度是500K
C．由状态c到状态a气体对外界做正功
D．由状态c到状态a气体放出的热量为200J
（2023 浙江模拟）如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则（　　）
A．状态a的内能大于状态b
B．状态a的温度高于状态c
C．a→c过程中气体吸收热量
D．若沿abca过程变化则外界对气体做负功
（2023 北京）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（　　）
A．分子的平均动能更小
B．单位体积内分子的个数更少
C．所有分子的运动速率都更小
D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
（2023 江苏）如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中（　　）
A．气体分子的数密度增大
B．气体分子的平均动能增大
C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
（2023 上海）一定质量的理想气体，经历如图过程，其中ab、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d四点温度大小比较正确的是（　　）
A．Ta＞Tb B．Tb＞Tc C．Tc＞Td D．Td＞Ta
（多选）（2023 新课标）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　）
A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等
C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强相等
（多选）（2023 乙卷）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　）
A．等温增压后再等温膨胀 B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀 D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
（多选）（2023 甲卷）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是（　　）
A．气体的体积不变，温度升高
B．气体的体积减小，温度降低
C．气体的体积减小，温度升高
D．气体的体积增大，温度不变
E．气体的体积增大，温度降低
（多选）（2020 江苏）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（　　）
A．没有固定的熔点
B．天然具有规则的几何形状
C．沿不同方向的导热性能相同
D．分子在空间上周期性排列
（2023 海南）某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27℃时，压强p＝1.050×105Pa。
（1）t′＝37℃时，气压是多大？
（2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？
（2023 湖北）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为p0，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求
（1）最终汽缸内气体的压强。
（2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
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